国内最大直径越海盾构隧道——汕头海湾隧道的技术挑战与对策

2020-09-01 12:08:10
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近日,中铁隧道局、湖南省交通规划勘察设计院联合体设计施工总承包的汕头海湾隧道西线宣告正式贯通。继5月东线隧道贯通后,汕头海湾隧道全线贯通。该隧道为目前国内最大直径的越海盾构隧道,也是国内首条在8 度地震烈度区建设的海底隧道,综合难度达同类工程的顶峰。

挑战——“大、浅、高、硬、险”五大施工技术难点

该隧道项目存在“大、浅、高、硬、险”等五大施工技术难点,被业内誉为最具挑战性的世界级工程之一。其中,“大”指采用的盾构机直径超过15m,属超大直径;“高”指隧道地处高地震烈度区,达8度;“硬”指岸上段孤石和海中基岩段,岩石强度高达216MPa;“浅”指盾构机上方覆盖层厚度薄,始发地段隧道上覆土体仅8.2m,没有达到通常要求的盾构机直径一倍以上;“险”指海湾隧道处于高度软硬不均地层,海底软土稳定性极差,施工难度大,安全风险高,特别是盾构机需穿越三段长达182m基岩凸出段。

抉择——让国产盾构机挑大梁 大国重器填补技术空白

围绕汕头海湾隧道建设的种种争论其实一直贯穿于工程始终,特别是在盾构机选择上,参与项目各方都承担了巨大的压力和风险。一边是技术成熟的进口盾构机,一边是正在成长需要在实践中汲取营养的国产盾构机。最终,“一中一外”两台盾构同场竞技的方案被确认,其中东线隧道采用进口盾构,西线隧道则采用国产盾构,标志着国产盾构首次迈入15米级超大直径领域。

克难——应用多项前沿技术 海峡隧道建设迎新篇章

盾构掘进施工中,先后遭遇不同阶段额困难,尤其是海中基岩凸起段是

盾构施工最大的障碍,具有岩面高、强度大、变化快、埋深浅、覆土软、水压高等突出特点。项目部在历时156天之后,才最终顺利突破东线盾构隧道海中182m基岩凸起段掘进施工任务,掘进时共计换刀225次,平均每掘进1m需更换刀具2.5次。两条盾构隧道均采用直接通过的方式通过基岩凸起段,开创了复杂环境、复杂地质条件盾构直接掘进基岩的技术路线。对此,项目施工方在汕头海湾隧道创新的环流系统和高压冲洗系统彻底解决了刀具刀盘结泥“顽疾”;而为更有效应对超强硬岩,项目施工方则采用重型滚刀并且加宽刀刃厚度、升级刀圈的梯度硬度设计等措施,形成了刀具运行状态智能监测融合掘进参数评价的理论与关键技术,实现了刀具可感可知可换。

据悉,在汕头海湾隧道这个世界级挑战性工程中,多项前沿研究交叉汇聚:中铁隧道局与广州大学、西南交通大学共同开展了高烈度地震区海底超大直径盾构隧道地震响应规律及抗震技术研究;与中铁装备开展了盾构机设计制造专题研究;与中南大学共同研究了海底单管特长隧道防火关键技术;与盾构及掘进技术国家重点实验室、同济大学进行了土-岩-孤石混合地层超大直径盾构装备及施工关键技术研究。

(资料来源:金羊网)


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